Способ термической проходки выработ-Ки и уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК E21C37/16 E21B7/30 E21D3/00 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРОХОДКИ ВЫРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Настояш,ее изобретение касается способа термической проходки выработки с нижерасположенного на вышерасположенный горизонт путем расширения ранее пробуренной скважины с помошью огнеструйной горелки и устройства для его осушествления.

Способы и устройства для проходки выработок или скважин большого сечения путем термического расширения ранее пройденной скважины достаточно широко известны.

В частности, известен способ образования скважин 1 большого диаметра, при котором ранее пробуренную скважину расширяют огнеструйной горелкой, перемешая ее снизу вверх по скважине.

При этом горелка закрепляется на конце троса или буровой штанги, которым сообщается поступательное перемещение с помощью подходящего привода вместе с горелкой 1 .

Однако, с увеличением глубины скважины до 23-30 м значительно усЛЪжняются условия удаления из скважины продуктов разрушения; т. к. энергии отходящих газовоказывается недостаточно. Поэтому известное устройство и основанная на его использовании технология непригодны для проходки горных выработок или скважин большого диаметра глубиной свыше 30-40 м. Более близким техническим решением к настоящему изобретению является способ термической проходки выработки с нижерасположенного на вышерасположенный горизонт путем расширения ранее пробуренной скважины снизу вверх с помощью вращае0 мой огнеструйной горелки.

Устройство для реализации способа содержит буровую штангу и соединенную с ней огнеструйную горелку 2.

С помощью этого устройства и технологии можно проходить выработки сравнительно больщой глубины, т. к. продукты разрушения под собственным весом транспортируются на выработку нижерасположенного горизонта. Но продесс разрушения породы остается при этом сравнительно малоэффективным, т. к. газовые высокотемпературные струи, генерируемые горелками, воздействуют не на стенки расширяемой скважины, а на поверхность забоя, плоскость которого перпендикулярна оси проходимой выработки При этом зона эффективного разрушения для каждой горелки ограничена размерами пятна растения факела газовой струи. Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить эффективность проходки. Эта цель достигается благодаря тому, что огнеструйную горелку ориентируют сопловым аппаратом противоположно направлению проходки и на.пути истечения ее высокотемпературной газовой струи располагают криволинейный вогнутый отражатель для отклонения газовой струи к стенкам расширяемой скважины, образуюшиеся разрушения разделяют на мелкую и крупную фракции, при этом мелкую возвращают путем эжектирования в газовую струю, а круп.ную транспортируют под собственным весом через отражатель. Устройство для осушествления способа, в соответствии с изобретением снабжено кливолинейным вогнутым отражателем, расположенным ниже соплового аппарата огнеструйной горелки, и эжектором, закрепленным над ней коаксиально штанге, при этом отражатель имеет отверстия для пропуска крупной фракции продуктов разрушения и на внешней стороне - уплотнительный пояс, контактируюший со стенками расширяемой скважины. Под отражателем расположен навешиваемый на штангу саморазрушаюшийся бункер для приема крупной фракции продуктов разрушения. Над отражателем закреплен вогнутый элемент, образуюший с ним суживаюшийся к стенке расширяемой скважины зазор для прохода газовой струи. В результате такого выполнения увеличивается плошадь контакта газовых струй с paзpyшaieмoй поверхностью,, максимально используется энергия отраженных газовых потоков и механическое воздействие перемещаемых „ими продуктов разрушения на разрушаемую поверхность. Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство для реализации способа в рабочем положении. Устройство, с помошью которого реализуется способ проходки горной выработки, содержит приводимую во вращение буровую штангу 1 и соединенную с ее нижней частью огнеструйную горелку 2, ориентированную своим сопловым аппаратом 3 противоположно направлению проходки выработки. К штанге 1 посредством тяг 4 прикреплен криволинейный, вогнутой формы отражатель 5, располагаемый ниже горелки 2 на пути истечения ее газовых струй и служаший для отклонения их к стенке расширяемой скважины. Отражатель 5 выполнен в виде конуса 6, переходяшего в основании в тело с вогнутой поверхностью вращения. и имеет отверстия 7 для пропуска крупной фракции продуктов разрушения. На внешней стороне отражателя 5 установлен уплотнительный пояс 8 из эластичного материала, контактирующий со стенками расширяемой скважины. Недосредственно под отражателем 5 расположен соединенный с ним бункер 9 для приема крупной фракции продуктов разрушения, снабжённый самооткрываюшимся днищем 10, имеюшим ось 11 вращения и противовес 12. Над отражателем 5 .с помощью патрубков 13 закреплены вогнутые элементы 14, образующие с его поверхностью зазор 15, суживающийся к стенке расширяемой скважины и предназначенный для направления истекающей из горелки 2 газовой струи. При этом, вогнутые элементы 14 имеют отверстия 16 для пропуска крупной фракции продуктов разрушения через патрубки 13 в бункер 9. Выше огнеструйной горелки 2 коаксиально буровой штанге 1 закреплена трубчатая насадка 17 с расширением в верхней части, образующая совместно со штангой Г эжектор для отсоса мелкой фракциипродуктов разрушения и возврата ее вновь в газовый поток. Способ проходки выработки осуществляется следующим образом. Между нижерасположенной выработкой 18 одного горизонта и выщерасположенной выработкой 19 другого горизонта с помощью известных буровых средств проводится скважина 20. Буровая щтанга 1 с огнеструйной горелкой 2 опускается в скважину 20 так, что выходит на нижерасположенную выработку 18. На буровую щтангу 1 навешивается отражатель 5 с вогнутыми элементами 14,бункер 9 и трубчатая насаДка 17. При выведении горелки 2 на рабочий режим буровая штанга 1, которая медленно вращается, поступательно перемещается снизу вверх по скважине 20 при работающей горелке 2, осуществляющей ее расширение. Газы, истекающие из соплового аппарата 3 горелки 2, попадают на отражатель 5 и далее через зазор 15 между ним и вогнутыми элементами 14 устремляются к стенке расщиряемой скважины 20 и омывают ее снизу вверх. Образующиеся продукты разрушения содержат крупную и мелкую фракции, при этом крупные фракции попадают на вогнутые элементы 14 и через патрубки 13 поступают в бункер 9. Мелкая же фракция эжектируется из отходящего потока с помощью насадки 17 и возвращается в истекающую газовую струю. Образованный таким путем двухфазный поток воздействует на поверхность стенки скважины 20, осуществляя более эффективное ее разрущение благодаря тому, что твердые частицы, находящиеся в газовом потоке, повышают его теплоемкость и улуч